Geração da Malha do Compósito

Para a construção da geometria e geração da malha, foi utilizado o software Ansys ICEM CFD® 12.01. A construção da malha será descrita a seguir utilizando as dimensões 20 x 20 x 3 mm3 correspondentes ao compósito com espessura de 3 mm. Para o compósito com espessura de 6 mm, o procedimento utilizado é o mesmo, modificando-se apenas a espessura da geometria a ser gerada. A seguir listam-se os passos a serem seguidos para confecção da malha.

a) Abrir o programa ICEM CFD® 12.01. Inicialmente, selecione o ícone File (Arquivo) e selecione Save Project As (Salvar projeto como). Ao selecionar está opção, aparecerá uma janela onde poderá ser definido o local onde serão salvos todos os arquivos, inclusive o arquivo da malha (Figura 3.2).

Figura 3.2 Janela principal do ICEM CFD® versão 12.01.

Fonte: Autoria própria.

b) Clica-se no ícone ICEM CFX 12.01 e aparecerá uma janela. Nela, deve-se selecionar, File, e a opção New Project. Na janela denominada New Project, um nome para o arquivo de malha deverá ser criado. Após a definição do nome para este arquivo, clica-se então em OK para prosseguir (Figura 3.3).

Figura 3.3 Janela de definição do nome da malha.

Fonte: Autoria própria.

c) Após salvo o arquivo a ser trabalhado, deve-se selecionar o eixo de coordenadas a ser utilizado na geração da malha clicando no eixo das abscissas. Logo em seguida, clica-se com o botão direito em Model, devendo-se selecionar a opção Geometry Units. Nessa janela será escolhida a unidade de medida a ser utilizada no CFX. Nesta pesquisa a unidade a ser utilizada será milímetros (mm) (Figura 3.4).

d) Antes de iniciarmos a construção da geometria, seleciona-se o ícone Settings e em seguida seleciona-se selection. Deve-se desabilitar a opção Auto Pick Mode, em seguida clicar em Apply, por fim clica-se em Ok. No menu superior aciona-se o ícone Geometry, seleciona-se o ícone Create Point, em seguida o ícone Explicit Coordinates para determinar o ponto 1 (0, 0, 0), finalmente clica-se em Apply. Seguindo o mesmo princípio para criação do primeiro ponto, determinam-se os demais pontos: ponto 2 (0, 0, 3), ponto 3 (20, 0, 3), ponto 4 (20, 0, 0) e ponto 5 (0, 20, 0) (Figura 3.5).

Figura 3.4 Janela de definição da dimensão.

Fonte: Autoria própria.

Figura 3.5 Criação dos pontos da geometria.

e) Após criados os pontos deve-se interligá-los. Desse modo, ainda no ícone Geometry seleciona-se Create/ Modify Curve. Seleciona-se o ícone From Points e com auxilio da seta deve-se unir o ponto 1 ao ponto 2, e clicar em Apply. Deve-se repetir o procedimento unindo o ponto 2 ao ponto 3, ponto 3 ao ponto 4 e o ponto 4 ao ponto 5 (Figura 3.6).

Figura 3.6 Criação das curvas da geometria.

Fonte: Autoria própria.

f) O próximo passo será criar uma superfície que irá corresponder às superfícies do compósito. Em Geometry seleciona-se Create/ Modify Surface, em Driving Curve seleciona- se a curva 4 e em Driven Curves seleciona-se as demais Curvas, por fim deve-se clicar em Apply, e assim, completar todas as superfícies do sólido (Figura 3.7).

g) O próximo passo será remover os pontos e as linhas da geometria, preservando apenas o sólido gerado. Em Parts, seleciona-se Geom e clica-se na opção Delete Point e seleciona-se todos os pontos, por fim clica-se em Apply. Repetir-se o procedimento, clicando em Delete Curve e seleciona-se todas as curvas, por fim clica-se em Apply (Figura 3.8).

Figura 3.7 Criação das superfícies da geometria.

Fonte: Autoria própria.

Figura 3.8 Deletando pontos e curvas da geometria.

h) Em Geometry, deve-se clicar no ícone Repair Geometry. Será aberta uma nova janela, da qual deve-se em Buil Topology, modificar a tolerância para o CFX. Sendo assim, clica-se em Tolerance digita-se o valor 0.001, e por fim clica-se em Apply. (Figura 3.9).

Figura 3.9 Reparando a geometria modificando a tolerância.

Fonte: Autoria própria.

i) Para criar as regiões de contorno da geometria, deve-se clicar com o botão direito do mouse em Parts. Em seguida, selecionar Create Part, e nomear a primeira região como Parede. Posteriormente seleciona-se, no sólido, a região corresponde na geometria, e por fim clica-se em Apply. Deve-se criar duas outras regiões, a Saída e Entrada, e seguir o mesmo o mesmo procedimento (Figura 3.10).

Figura 3.10 Nomeando as superfícies de contorno.

Fonte: Autoria própria.

j) Para completar a geometria, o próximo passo será criar um sólido a partir do conjunto das superfícies obtidas. Em Blocking seleciona-se Create Block e em Initialize Blocks, selecion-ae todas as superfícies. Por fim, clica-se em Apply e o sólido será gerado (Figura 3.11).

k) A obtenção da região 3D será obtida da seguinte maneira: em Blocking seleciona-se Associate Edge to Curve. Em seguida, deve-se selecionar as Edges (s) e Curves (s) da geometria, e por fim clicar Apply (Figura 3.12).

Figura 3.11 Criação do sólido a partir do conjunto das superfícies obtidas.

Fonte: Autoria própria.

Figura 3.12 Obtenção da região 3D.

l) Deve-se selecionar a opção Mesh. Nessa função será criada a malha da geometria obtida nos passos anteriores. Em seguida, selecionar Global Mesh Setup onde serão definidos alguns parâmetros da malha a ser criada. Para obter uma melhor solução e evitar erros nas resoluções das equações, a malha que representa o domínio deve estar bem refinada. Uma forma de ajustar esse parâmetro é definir o máximo comprimento da aresta do seu volume de controle. Desse modo, deve-se modificar Scale Factor e Max Element para 1.0, e clicar em Apply.

Em seguida, deve-se selecionar a opção Blocking e em Pre-Mesh Params, deve-se selecionar arestas para que se possam determinar o número de nós que a malha terá, primeiramente seleciona-se as arestas com dimensões de 20 mm, na opção Edge e em Nodes, deve-se determinar o números de nós para essas arestas que será 50. Para espessura do material, onde a dimensão é de 3mm foram utilizados 15 nós, e por fim clica-se em Apply.

Logo após, devemos selecionar a opção Pre-mesh, clicar no botão direito do mouse e selecionar Convert to Unstruct Mesh para visualizarmos o resultado da geração da malha construída (Figura 3.13).

Figura 3.13 Criação da malha da geometria obtida.

m) Por fim, o CFX deverá escrever o arquivo de malha. Isso será feito selecionando Output e em Output to Ansys será aberta uma janela, da qual deve-se nomear a malha e clicar Salvar. Em seguida, será aberta outra janela da qual deve-se nomeá-la novamente contendo o nome da malha com a extensão msh. Esse será o nome do arquivo de malha gerado (Figura